BIOLOGIA DELLE API Dott.ssa Marcella Milito 24 novembre 2011 I CONTROLLI UFFICIALI SULLE API REGINE IMPORTATE DAI PAESI TERZI Hotel Palacavicchi, via di Ciampino,70 Roma IZS LAZIO E TOSCANA
Le api fanno parte: dell ORDINE degli Imenotteri della SUPERFAMIGLIA degli Apoidei della FAMIGLIA degli Apidae del GENERE Apis
Specie di Api Esistono 4 specie riconosciute di api: Apis florea (India, Borneo, Birmania) Apis dorsata (è la più grande, aggressiva; India, Filippine) Apis Cerana (Asia, Cina, India, Giappone, Siberia; mansueta ma poco laboriosa) Apis mellifica o mellifera ( ape portatrice di miele ; Europa, Africa, Asia; è poi stata introdotta nelle Americhe, Australia, Nuova Zelanda. E la più operosa e produttiva)
SPECIE DI API NEL MONDO
Distribuzione genere Apis nel mondo
Razze di Apis mellifera che si sono formate: sono distinte in base alle dimensioni, al colore, ai peli ed alle venature delle ali Apis mellifera mellifera: scura (Europa occidentale e settentrionale) Apis mellifera carnica :scura (Austria, Slovenia, URSS) Apis mellifera ligustica (è l ape italiana, con i primi segmenti dell addome giallo chiaro alternati a segmenti scuri, peli corti giallo oro). Esiste anche l Apis mellifera ligustica sicula, nera, un po più aggressiva e presente in Sicilia Altre razze:apis mellifera caucasica, Apis mellifera adansooni o africana, ecc.
Caratteristiche dell Apis mellifera ligustica E tra le migliori al mondo per Domesticità Mansuetudine Colonie docili ed operose Produttività Qualità della regina (grande capacità di ovodeposizione)
Importanza dell allevamento dell ape: Prodotti apistici Le api per queste caratteristiche vengono allevate allo scopo di sfruttare i loro tipici prodotti, molto utili per la nutrizione e la salute dell uomo, la cosmesi e altri usi quotidiani: MIELE POLLINE CERA PROPOLI PAPPA REALE Veleno (Apiterapia)
Importanza dell allevamento dell ape: Impollinazione delle piante Una funzione importantissima delle api inoltre è l IMPOLLINAZIONE DELLE PIANTE Che esse effettuano inconsapevolmente attraverso il trasporto del polline che rimane intrappolato sul loro corpo da un fiore all altro Avviene così la fecondazione ed il trasferimento di materiale genetico dal fiore maschile al fiore femminile. Dall ovario fecondato si formerà il frutto con i semi della pianta Questa funzione è indispensabile per la propagazione in natura delle specie vegetali, molte delle quali sono quelle di cui ci cibiamo (ortaggi, verdure, ecc.)
IMPOLLINAZIONE: Principali colture agricole impollinate dalle api
Biologia dell ape
APE Insetto sociale e pronubo La società delle api è matriarcale, monoginica e persistente. Si moltiplica per sciami
FAMIGLIA DI API Coesione sociale molto sviluppata. È un unità biologica a sè stante e rappresenta il massimo grado di organizzazione biologica. Forte istinto di gruppo e divisione del lavoro fortemente accentuata Deve avere almeno da 4 a 5000 api operaie + l ape regina Fino a 60.000 api in un arnia (diminuiscono a 10-20.000 durante il periodo invernale e fino all inizio della primavera)
ARNIA= cassetta vuota (Arnia Italica- Carlini ) ALVEARE= cassetta + famiglia FAVO= struttura costruita dalle api all interno dell arnia e formata da numerose cellette esagonali di cera TELAINO= telaio di legno, quadrato o rettangolare, sul quale viene fatto costruire il favo dalle api. E estraibile e consente perciò di osservare lo stato di salute della famiglia
DIVISIONE IN TRE CASTE
L ape presenta il corpo suddiviso in tre regioni: CAPO con occhi, ocelli, antenne ad L e apparato boccale TORACE con due paia di ali e tre paia di zampe; lateralmente ha tre aperture su ogni lato ( stigmi o spiracoli tracheali ) che sono le prese d aria del sistema respiratorio. ADDOME con vari tipi di ghiandole
ALI Sono due paia, anteriori e posteriori, sovrapposte e ripiegate all indietro sull addome. Hanno nervature variamente ramificate che delimitano aree dette cellule di forma diversa; nervature e cellule hanno nomi diversi a seconda della posizione sull ala. Le varie sottospecie di api presentano differenze nella forma e nelle dimensioni delle nervature alari; queste differenze costituiscono, insieme ad altri caratteri morfologici e cromatici, un riferimento utile per l identificazione delle sottospecie. Possono sostenere un carico fino a 15 mg di polline o 40 mg di nettare ad una velocità di 20 km/ora.
ZAMPE: Ricoperte da peli e setole che formano strutture (spazzole) che servono a raccogliere il polline da occhi, antenne e parti del corpo. Il polline viene poi trasferito, sottoforma di palline, alle cestelle presenti sulla superficie esterna delle tibie delle zampe posteriori, concave e circondate da una frangia di setole ricurve. Le zampe anteriori sono implicate nella raccolta della propoli, nella costruzione dei favi, e, nella regina, nella percezione della dimensione delle cellette. Nelle zampe medie vi è uno sperone che probabilmente serve a staccare le palline di polline dalle cestelle delle zampe posteriori
Ciclo vitale e metamorfosi dell ape
Uovo, larva 4 mute, opercolatura celletta Sviluppo larva: prepupa, pupa o ninfa, insetto che sfarfalla Ape operaia: 21 giorni Fuco: 24 giorni Ape Regina: 16 giorni
LE CELLETTE VENGONO OPERCOLATE (8 giorno)
LA PROPUPA
LA PUPA
L APE OPERAIA SFARFALLA
L APE OPERAIA ESCE DALLA CELLETTA (SFARFALLA)
L OPERAIA APPENA SFARFALLATA
DETERMINISMO DI CASTA Nei primi tre giorni vita: tutte le larve vengono nutrite con pappa reale, secreta dalle api nutrici. Dopo i primi tre giorni di vita la larva della regina continuerà a ricevere lo stesso trattamento, mentre le larve di operaie e di fuchi continueranno ad essere alimentate con la pappa larvale (miscela di acqua, miele e polline)
Ape Regina: Ha l addome più allungato e le ali più corte rispetto alla lunghezza del corpo. Il colore è giallo dorato o ramato. La vecchia regina sciama, mentre la nuova quando nasce emette un canto particolare (con il moto del volo, senza il movimento delle ali) e poi uccide le rivali che stanno per emergere dalle altre celle reali. Le celle reali hanno forma di grossa coppa e si trovano sui bordi dei telaini (oppure al centro se sono di emergenza). La vecchia regina sciamerà oppure verrà uccisa per raggomitolamento.
MARCATURA APE REGINA Viene marcata, a seguito di accordi internazionali, con un colore diverso per ogni anno per facilitarne il riconoscimento rapido nell alveare. Questo si ottiene tramite un pennarello colorato, vernice o appositi dischetti colorati incollati sopra la nuca in prossimità dello scutello. Azzurro (Anno 2000-2005-2010-2015) Bianco (Anno 2001-2006-2011-2016) Giallo (Anno 2002-2007-2012-2017) Rosso (Anno 2003-2008-2013-2018) Verde (Anno 2004-2009-2014-2019)
Riproduzione dell Ape Regina: La maturità sessuale delle regine è raggiunta al quinto-sesto giorno dopo lo sfarfallamento, mentre nei fuchi al 12-16 giorno di vita. L ape regina viene fecondata da 12-15 fuchi (una sola volta nella vita) durante il volo nuziale primaverile, a circa 5-30 metri da terra. I fuchi, accorsi sul luogo anche da distanze considerevoli in seguito all emissione del feromone da parte della regina, muoiono subito dopo. L organo copulatore maschile viene estroflesso solo al momento dell accoppiamento; gli spermatozoi vengono deposti nella borsa copulatrice dell ape regina, alla quale fanno seguito gli ovidutti con gli ovari contenenti gli oociti da fecondare
Se, a causa del cattivo tempo, la regina non si accoppia diventa una regina fucaiola. La regina trattiene lo sperma in una struttura detta spermateca (dove un ph di 8,6 mantiene in vita per anni gli spermatozoi)
OVODEPOSIZIONE Durante il periodo di ovodeposizione i due ovari occupano la maggior parte dell addome e vengono deposte 1500 uova al giorno (partenogenetiche e fecondate). L ovopositore della regina e delle operaie si trova dentro la camera del pungiglione L uovo viene deposto sul fondo della celletta uscendo attraverso l orifizio vaginale sotto il pungiglione.
LA REGINA CONTROLLA LA CELLETTA
DETERMINISMO DI SESSO Sembra che le api operaie programmino la costruzione di celle per larve di operaie e per fuchi. Quando la regina depone l uovo in quest ultime forse rileva un messaggio chimico che la porta a deporre o solo l uovo non fecondato (dal quale nascerà il fuco) o solo l uovo fecondato (dal quale nascerà l ape operaia). Inoltre sembra che sia in grado di misurare la grandezza della celletta e in base ad essa deporre l uovo adatto.
LA REGINA DEPONE UN UOVO
Fuco: è il maschio dell ape. Nasce dalle uova non fecondate di un ape regina. E senza pungiglione ed ha ligula corta per cui non può bottinare. Deve essere nutrito con polline dalle operaie. Vive circa 50 giorni e nell arnia collabora per riscaldare la covata e nella trofallassi. Serve essenzialmente alla riproduzione: ne è presente in numero limitato durante la bella stagione (circa un centinaio). Muore subito dopo la fecondazione, viene scacciato dalle operaie appena il pascolo diminuisce.
Operaia: Vive circa 40 giorni e compie diversi tipi di lavori prima all interno e poi all esterno dell arnia. Ha gli organi della riproduzione atrofizzati, solo quando non si può allevare la regina inizia a deporre uova (non fecondate) dalle quali nasceranno solo fuchi. Le nate a fine autunno vivono per tutto l inverno.
APE OPERAIA Deriva da un uovo fecondato Viene iniziata per gradi ai lavori Appena nasce è: nutrice Dopo: spazzina, ceraiola, dama d onore, ventilatrice, architetta, muratrice, opercolatrice, necrofora, guardi ana, esploratrice, bottinatrice,
L APE OPERAIA
Compiti delle api operaie 1-2 GIORNO Pulizia delle celle e riscaldamento della covata 3-5 GIORNO Alimentazione delle larve adulte 6-11 GIORNO Alimentazione delle larve giovani e della regina 12-17 GIORNO Produzione della cera e costruzione dei favi Ventilazione Magazzinaggio Primi voli di orientamento
18-21 GIORNO Guardia dell alveare Dal 22 GIORNO Esplora l ambiente Raccoglie nettare, polline, melata, propoli, acqua Impollinazione delle piante entomofile In Inverno con temperature al di sotto dei 10 C Le api sospendono ogni attività di volo Si raccolgono sui favi in glomere
LA PULIZIA DELLE CELLETTE
LE API NUTRICI
LE NUTRICI ALIMENTANO LE GIOVANI LARVE
LE ANCELLE DELLA REGINA
L APE MAGAZZINIERA
L APE VENTILATRICE
L APE GUARDIANA
DAVANTI AL PREDELLINO
L APE BOTTINATRICE
APE SU FIORE (CON LIGULA E CESTELLA PIENA DI POLLINE VISIBILI)
SCIAMATURA E la modalità di filiazione di una nuova famiglia di api. Si ottiene la moltiplicazione di famiglie, regine e uova Si pensa che avvenga per eccesso di popolazione e mancanza di spazio La vecchia regina parte con metà delle api e qualche fuco, si apposta nelle vicinanze Le api esploratrici cercano la nuova dimora La nuova regina sopprime le altre celle reali
COSTRUZIONE DEI FAVI I nidi naturali sono favi paralleli costruiti al buio (anfratti rocce, tronchi cavi, ecc.) La stessa cosa si ottiene nell arnia sui telaini dove api architetto e ceraiole secernono la cera e, unendosi a catena, formano ponteggi che daranno poi luogo al favo con cellette esagonali costruite su entrambi i lati ed aventi la base in comune. Esse serviranno per la covata e per le scorte di polline e miele.
COSTRUZIONE DI UN NUOVO FAVO
LE API ARCHITETTO
API ARCHITETTO
RACCOLTA, TRASFORMAZIONE, IMMAGAZZINAMENTO SOSTANZE NUTRITIVE Le api bottinatrci raccolgono il NETTARE prelevandolo da 1-5.000.000 di specie diverse di fiori, con una velocità di 25-50 Km./ora, in un raggio di 4-5 Km. dall alveare.
LA RACCOLTA DEL NETTARE
RACCOLTA DELLA MELATA
L ape bottinatrice va alla ricerca dei fiori nettariferi e, attraverso la ligula (che termina con un espansione a forma di cucchiaio detta labello ), assorbe il nettare che poi si incanala in un solco centrale e va nella borsa melaria ; qui inizia la trasformazione di nettare in miele attraverso l enzima invertasi che trasforma il saccarosio del nettare (disaccaride) in glucosio e fruttosio (monosaccaridi). Al rientro in alveare il nettare verrà rigurgitato dalla borsa melaria e trasferito ad un ape sorella che farà la stessa cosa con un altra ape. Durante questi trasferimenti (TROFALLASSI) ogni ape rielabora con i propri enzimi il nettare ricevuto che si trasforma cosi in miele. Il miele verrà immagazzinato nelle cellette per la deumidificazione e concentrazione. Le cellette verranno poi opercolate
LA TROFALLASSI
RACCOLTA DEL POLLINE Il polline è raccolto dall ape sugli stami dei fiori per mezzo delle mandibole e poi preso dalle zampe anteriori che lo passano alle cestelle poste sulle zampe posteriori. Al ritorno nell arnia viene poi scaricato nelle apposite cellette e immagazzinato per l alimentazione larvale.
DEPOSIZIONE DEL POLLINE
L acqua è raccolta solo per necessità del momento (per rinfrescare l alveare e per preparare la pappa larvale) La propoli è una sostanza resinosa raccolta a partire da gemme e corteccia di alcune piante, con proprietà disinfettanti
Composizioni di nettare, miele e polline Composizione del nettare: saccarosio 15-20% acqua 7-80% sostanze varie: sali minerali, oli essenziali, ecc. Composizione propoli Resina 50-55% Cera d api 30% Polline 5% Olii essenziali e sostanze volatili 10% Colore dal giallo al nero Composizione del polline: Proteine Aminoacidi Grassi Zuccheri Vitamine Sostanze antibiotiche e batteriostatiche Composizione del miele: fruttosio 38% glucosio 31% acqua 7-20% saccarosio maltosio destrine sostanze minerali oligoelementi aminoacidi enzimi vitamine Sostanze aromatiche (ph 3,5-5)
Organi di senso e comunicazione TATTO (attraverso le antenne, es. trofallassi) OLFATTO(attraverso le antenne) I sensilli delle antenne sono chemorecettori olfattivi ed hanno micropori attraverso i quali le molecole odorose raggiungono le cellule nervose destinate a percepirle. I fuchi ne hanno più di tutti (30.000) probabilmente per aumentare la sensibilità agli attrattivi sessuali emessi dalla regina durante il volo nuziale. Vengono percepiti in questo modo i feromoni emessi per determinare risposte specifiche. Attraverso i sensilli l ape rileva anche l odore del nettare fiori e della propria famiglia; inoltre percepisce le piccole distanze. VISTA L ape ha capacità visiva minore rispetto all uomo ma con un campo visivo molto ampio; la visione è a mosaico poiché gli occhi composti sono formati da ommatidi e ciascuno di essi, tramite Fotocettori forma una parte dell immagine. I tre Ocelli sul capo percepiscono invece l intensità della luce L ape distingue almeno 6 colori: giallo, blu-verde, blu, viola, ultavioletto ed il colore composto da giallo ultravioletto (detto porpora delle api ). GUSTO (tramite apparato boccale e ligula)
ORGANI DI SENSO Meccanocettori: Percepiscono stimoli di natura meccanica come pressione, onde sonore, movimento dell aria. Vi sono numerosi sensilli a forma di pelo detti tricoidei presenti sulle antenne, sulle zampe e su altre parti del corpo. Gli igrocettori ed i termocettori sono sensibili alle variazioni di umidità e temperatura
MESSAGGI CHIMICI: FEROMONI Emessi dall ape regina (32 tipi, feromone reale all interno dell arnia, feromoni sessuali e di sciamatura all esterno dell arnia) Emessi dalle api operaie (di richiamo e traccianti) Emessi dalla covata (stimolano raccolta polline e nettare e inibiscono ovari operaie) Emessi dai fuchi (stimolano l attività delle operaie)
COMUNICAZIONE TRA LE API PER LA FONTE DI CIBO LA DANZA Indica con precisione qualità e quantità del cibo bottinato, nonché distanza e direzione Danza circolare per distanze inferiori ai 100 metri Danza dell addome per distanze superiori ai 100 metri (danza rettilinea e poi con una serie di cerchi in senso orario o antiorario). Il tratto rettilineo viene percorso in modo da formare con la verticale del favo un angolo uguale a quello determinato dalla posizione del bottino e del sole rispetto all arnia. Altri tipi di danza: zig zag, falcetto, del massaggio, di gioia di allarme, del ronzio.
Danza dell addome
LA DANZA
Pungiglione
Pungiglione Si trova dentro la camera del pungiglione E composto da uno stiletto che termina affilato con uncini rivolti all indietro e da due lancette ventrali con dei solchi. Il veleno è prodotto nella ghiandola acida e si accumula in un serbatoio da dove poi passa nel canale del veleno alla base del pungiglione.
Il veleno contiene alte concentrazioni di acido citrico, melittina, enzimi (es. fosfolipasi e jaluronidasi), e sostanze attive sul sistema nervoso (es. istamina, adrenalina, acetilcolina) con effetti neurotossici ed emorragici. Al momento della puntura è rilasciato isopentil acetato che richiama le api ad uno stato di allerta e sull obiettivo appena punto.
Sistema secretore Nell ape le ghiandole sono ENDOCRINE (i cui secreti detti ormoni sono riversati direttamente nell emolinfa) ed ESOCRINE (che secernono i loro prodotti all esterno del corpo o nel tubo digerente)
Sistema secretore Le GHIANDOLE ENDOCRINE sono in stretta relazione con il sistema nervoso centrale e regolano con i loro secreti i fenomeni metabolici e i processi di sviluppo dell insetto determinando la divisione in caste e influendo sul comportamento. Cellule neurosecernenti si trovano nel cerebro e producono l ormone cerebrale ; i corpi allati, sempre nella regione del capo, secernono l ormone giovanile che inibisce lo sviluppo dei caratteri adulti nella larva, fanno maturare le gonadi in fuco e regina, accompagnano l evoluzione del comportamento dell ape operaia da nutrice a bottinatrice Le GHIANDOLE ESOCRINE producono i feromoni cioè messaggeri chimici che coordinano l attività sociale delle migliaia di individui che formano la famiglia
Ghiandole mandibolari Nella regina producono il feromone mandibolare della regina (QMP) che assicura la coesione della colonia, impedisce la costruzione di altre celle reali e stabilizza la corte delle operaie che accompagnano la regina. Durante il volo nuziale ha potere attrattivo verso i fuchi Nelle operaie nutrici produce, assieme a quello delle ghiandole ipofaringee, un componente essenziale della gelatina reale. Nelle api guardiane queste ghiandole secernono la sostanza di allarme (2-eptanone) per mettere in guardia le altre api da pericoli incombenti; avrebbe anche la funzione di repellente per contrassegnare sorgenti alimentari già bottinate. Verrebbe inoltre prodotta un altra sostanza che sarebbe un componente del cibo larvale con funzioni antisettiche
Ghiandole ipofaringee Si trovano nel capo e secernono il più importante componente della gelatina reale. Sono più sviluppate nei primi 10 giorni di vita, poi regrediscono fino a produrre solo enzimi per la trasformazione del nettare in miele (amilasi, glucosidasi)
l Ghiandole salivari o labiali Presenti sia nei fuchi che nelle operaie e nella regina, si trovano nel capo e nel torace. Il secreto contiene acqua e si ritiene che serva soprattutto a sciogliere gli alimenti solidi e ad arricchire di enzimi gli alimenti
Ghiandole tarsali Si trovano all estremità dei pretarsi di operaie, regina e fuchi e probabilmente producono feromoni che inibiscono la costruzione di celle reali
Ghiandole della cera Situate nella parte anteriore di alcuni sterniti addominali delle api ceraiole, sono formate da due aree ovali lisce dette specchi della cera, con cellule dell epidermide ipertrofizzate che secernono cera (formata da acidi grassi ed esteri ed insolubile in acqua) All esterno la cera si raccoglie in scagliette che, rimosse dalle spazzole delle zampe posteriori, vengono afferrate con le zampe anteriori e con le mandibole e modellate per la costruzione delle cellette dei favi o degli opercoli Successivamente le cellule ghiandolari si appiattiscono e regrediscono.
Ghiandola odorifera di Nasònov Si trova sull addome e secerne un feromone, costituito da sostanze volatili ed aromatiche, che facilita il ritrovamento dell alveare da parte delle api. Inoltre favorisce l aggregazione dello sciame e marca le sorgenti alimentari.
Ghiandole tergali della regina Situate sull addome producono sostanze attrattive per le operaie e che probabilmente servono a stabilire il rapporto di dominanza della regina
Ghiandole associate al pungiglione Nella ghiandola acida è prodotto il veleno La ghiandola alcalina o di Dufour sembra che produca nella regina sia un feromone che contrassegnerebbe le uova deposte sia una sostanza adesiva che permette di incollare l uovo al fondo della celletta.
API E AMBIENTE INQUINAMENTO AMBIENTALE Le api sono degli involontari indicatori biologici del grado di inquinamento chimico, radioattivo, elettromagnetico o di altra natura e vengono usate per monitorare tale inquinamento ambientale. Piogge acide, inquinamento falde acquifere, fitofarmaci (pesticidi, diserbanti, ecc.) Le api muoiono o tornano intossicate nell alveare intossicando l intera famiglia Esame di api adulte, larve, favi, polline, miele,ecc. Si possono redigere mappe per zone a bassa, media ed alta pericolosità